Пектиновое брожение и анаэробное брожение клетчатки

Учебные материалы по биологии / Виды и функции иммунитета. Пектиновое и анаэробное брожение клетчатки / Пектиновое брожение и анаэробное брожение клетчатки

Страница 1

иммунитет клетчатка микроорганизм брожение

Разложение пектиновых веществ

Межклеточные вещества растительных тканей - пектины - найдены в так называемых срединных пластинках, находящихся между индивидуальными клетками тканей растений. Первичные и вторичные - клеточные стенки также содержат полисахариды этого типа.

Пектиновые вещества представляют собой сложные полисахариды, так называемые полигалактурониды, состоящие из остатков а-D-галактуроновых кислот, соединенных - 1,4-связями.

Имеется три типа пектиновых веществ:

· протопектин - водонерастворимая составная часть клеточной стенки;

· пектин - водорастворимый полимер галактуроновой кислоты, содержащей метилэфирные связи;

· пектиновая кислота - водорастворимый полимер галактуроновой кислоты, свободный от метилэфирных связей.

Пектиновая кислота состоит из длинных цепочек галактуроновых кислот, способных после обработки кальциевыми солями к образованию твердого пектинового геля.

Бактерии и грибы способны разлагать пектин, протопектин и пектиновую кислоту.

Микроорганизмы синтезируют три группы экзоферментов:

· протопектиназу, катализирующую разложение протопектина с образованием растворимого пектина;

· пектазу (пектинметилэстеразу), гидролизующую метилэфирную связь пектина с образованием пектиновой кислоты и метилового спирта;

· пектиназу (полигалактуроназу), разрушающую связи между единицами галактуроновой кислоты, пектина или пектиновой кислоты с образованием небольших цепочек, и в конечном счете свободной D-галактуроновой кислоты.

При гидролизе пектиновой кислоты пектиназой в течение первых стадий разложения аккумулируются только небольшие количества свободной D-галактуроновой кислоты. Обычно ферментами разлагаются ди-, три-, тетра- и пентагалактуроновые кислоты. В последующие стадии гидролиза длинные молекулы распадаются под влиянием каталитической деятельности пектиназы, и накапливаются свободная D-галактуроновая кислота и другие соединения.

Продукты распада пектиновой кислоты (галактоза, ксилоза, арабиноза, метиловый спирт, уксусная кислота) подвергаются окислению или сбраживанию разнообразными микроорганизмами. В частности, при анаэробиозе они сбраживаются маслянокислыми бактериями, относящимися к роду Clostridium и др. Продуктами брожения Clostridium pictinovorum являются масляная и уксусная кислоты, а также газы Н2 и С02, a Cl. Felsineum, кроме указанных веществ, образует и небольшое количество ацетона и бутилового спирта.

Пектиновое брожение наблюдается при мочке лубоволокнистых растений - канатника, льна, кенафа, джута, конопли и др. Целлюлозные волокна этих растений, имеющие промышленное значение, склеены с окружающими их тканями пектином. Для отделения этих волокон необходимо разложить пектин, что осуществляют пектинразлагающие ферменты анаэробных бактерий.

При водной мочке после погружения стеблей льна в воду происходит их набухание, При этом экстрагируются водорастворимые вещества (сахара, глюкозиды, танины, растворимые соединения азота и пигменты) и начинают развиваться бактерии. Сначала размножаются аэробные формы, так как вода содержит кислород и питательные вещества, способствующие их развитию.

Анаэробное брожение клетчаткиВ состав целлюлозы (клетчатки) входит более 50% всего органического углерода биосферы. Целлюлоза - наиболее распространенный полисахарид растительного мира.

В связи с большим количеством синтезируемой в природе целлюлозы микроорганизмы, разлагающие ее, играют очень важную роль в процессе минерализации и в круговороте углерода.

Разнообразие микрофлоры, способной разлагать целлюлозу в почве, позволяет проводить трансформацию этого вещества в различных условиях аэрации, при кислой или щелочной рН, низкой или высокой влажности и при разной температуре.

Целлюлозу разлагают аэробные микроорганизмы (бактерии, миксобактерии, актиномицеты и грибы) и анаэробные мезофильные и термофильные бактерии.

Группа аэробных целлюлозоразлагающих микроорганизмов наиболее богато представлена в почве.

Бактерии рода Cytophaga очень требовательны к среде и обычно в большом количестве встречаются в навозе и почвах, удобренных навозом. Представители рода Sporocytophaga также разлагают целлюлозу.

В расщеплении целлюлозы принимают участие и другие миксобактерии, широко распространенные в почвах разных зон.

В почвах также встречаются представители рода Cellvibrio, аэробные целлюлозоразлагающие бактерии. Это прямые или слегка изогнутые короткие грамотрицательные палочки. Колонии Cellvibrio имеют разную окраску. У одних видов они бесцветны, у других окрашены в желтый и зеленый тон. Пигмент нерастворим в воде. Эти бактерии встречаются в почвах, богатых минеральными формами азота.